淺論光纖技術(shù)與電力繼電保護的融合研究

魏延路　郝學(xué)華　柳峰　董海濤

摘要：為了確保其能夠安全可靠的服務(wù)于人們的日常生活以及生產(chǎn)，在第一時間找出應(yīng)用系統(tǒng)及電力網(wǎng)絡(luò)的故障源頭，及時的對出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理，將對整個電網(wǎng)的使用起到一定的影響作用。所以，將光纖技術(shù)與電力繼電保護技術(shù)融合在一起，將有效的提升繼電保護的應(yīng)用使用價值，提高在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)、保護過程中的有效性，本文將對二者的融合進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：光纖技術(shù)；電力繼電保護；融合

一、引言

電力部門承載著管控社會電力運行使用的重要責(zé)任，一旦出現(xiàn)問題必然會對數(shù)以萬計的使用住戶及工業(yè)園區(qū)帶來損失。所以，提高電力系統(tǒng)的安全性以及可靠性是十分重要的人物。面對當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)范圍的不斷擴大，電力能源應(yīng)用趨勢的不斷擴張，在進(jìn)行電力系統(tǒng)的建設(shè)管理過程中也是變得日益繁雜。為了有效的提高電力系統(tǒng)運營的安全可靠性，提高電力能源的利用價值，對光纖技術(shù)與電力繼電保護的融合研究工作就必須予以高度的重視。

二、光纖通道作為縱聯(lián)保護通道的優(yōu)勢

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了社會各行業(yè)應(yīng)用設(shè)備的換代更新，面對社會發(fā)展過程中對電力使用需求的不斷擴張，雖然電網(wǎng)建設(shè)的覆蓋速度在不斷的擴大，但是其中存在的各種問題確實影響了人們的生活以及工業(yè)的生產(chǎn)，同時對電力能源的應(yīng)用帶來了一定的阻礙。為了提高電力能源的輸送速度，提高輸送的質(zhì)量，對整個電網(wǎng)進(jìn)行有效的保護，將光纖技術(shù)與電力繼電保護合理的融合就成為了一種電力保護的發(fā)展趨勢，以下將對其使用優(yōu)勢進(jìn)行研究。

2.1傳輸質(zhì)量高，誤碼率低

這種特點使得光纖通道很容易滿足繼電保護對通道所要求的準(zhǔn)確性。即發(fā)端保護裝置發(fā)送的信息，經(jīng)通道傳輸后到達(dá)收端，使收端保護裝置所看到的信息與發(fā)端原始發(fā)送信息完全一致。

2.2光波頻率高

頻帶寬，傳輸?shù)男畔⒘看筮@樣可以使線路兩端保護裝置盡可能多的交換信息，從而可以大大加強繼電保護動作的正確性和可靠性。

2.3抗干擾能力強

由于光信號的特點，可以有效的防止雷電、系統(tǒng)故障時產(chǎn)生的電磁干擾，因此，光纖通道最適合應(yīng)用于繼電保護通道。

三、電力繼電保護與光纖技術(shù)的融合方式

在進(jìn)行電力繼電保護工作的開展過程中，合理的與光纖技術(shù)進(jìn)行融合將能夠有效的發(fā)現(xiàn)故障的發(fā)生位置，并在第一時間尋找到故障點，及時的排除相關(guān)故障。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在進(jìn)行電力繼電保護與光纖技術(shù)的融合過程中，較為流行的融合方式主要為復(fù)用光纖保護方式與專用光纖通道方式，其未來應(yīng)用價值也是無可限量。

3.1復(fù)用光纖保護方式

該種光纖保護方式主要特點是同時應(yīng)用了光纖通信接口和電信號通信接口。保護室和保護設(shè)備之間的連接同時采用了光纖通信接口和電信號通信接口，而保護室和通信室之間的通信需要經(jīng)過復(fù)用設(shè)備和數(shù)字復(fù)接接口，借助于復(fù)用設(shè)備的光纖通道完成了繼電保護的光纖通信過程。復(fù)用光纖保護方式的優(yōu)點與缺點（增加復(fù)用設(shè)備這一中間環(huán)節(jié)，可靠性降低）都非常明顯。但是因為復(fù)用光纖保護方式有利于提高當(dāng)前電信號保護能力不強的局面，并月一改造成本降低，所以這一方式還是獲得了廣泛地認(rèn)同和應(yīng)用。

3.2專用光纖通道方式

在傳輸信號方面，直跳信號和允許信號都直接傳輸于光纖通道內(nèi)；在接口方面，保護設(shè)備均直接配備了光信號接口，光纖直接將不同保護連接成為一個可以快速通信的整體。另外，專用光纖通道方式也不否定保護設(shè)備對電信號的連接和應(yīng)用。相對于復(fù)用光纖保護方式而言，專用光纖通道方式的顯著優(yōu)點便是；咸少了光信號傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，有效提高了保護動作的可靠性水平；其缺點是就是降低了光芯的利用率，并且線路較多。

對于光纖縱聯(lián)電流差動保護通道形式而言，依照實際需求情況的差異，同時存在著采用復(fù)用光纖保護方式和專用光纖通道方式這兩種形式的情況。需要明確指出的是，不論是復(fù)用光纖保護方式還是專用光纖通道方式，它們的區(qū)別僅僅限于通道介質(zhì)的差異，光纖縱聯(lián)的方向保護和距離保護一般均是應(yīng)用允許模式，但是傳統(tǒng)的高頻零序方向與高頻閉鎖距離采用閉鎖模式。在本質(zhì)上，光纖縱聯(lián)保護和常規(guī)保護沒有差異。

四、繼電保護信號的SDH光纖傳輸傳輸延時要求

在進(jìn)行光線技術(shù)與電力繼電保護的融合過程中，為了能夠切實的發(fā)揮其潛在的應(yīng)用價值，確保相關(guān)技術(shù)融合后效率的發(fā)揮，提升電力能源的供應(yīng)質(zhì)量，提高電網(wǎng)故障點的排查能力，相關(guān)的技術(shù)工作人員也應(yīng)該夜以繼日的進(jìn)行不斷的學(xué)習(xí)，針對技術(shù)融合的要點進(jìn)行研究。經(jīng)過長期的使用以及推算后，在進(jìn)行繼電保護信號的SDH光纖傳輸過程中，還應(yīng)該滿足一種光線傳輸傳輸延時要求，只有基于要求的基礎(chǔ)上，才能夠有效的達(dá)到技術(shù)融合的應(yīng)用目的。

4.1日光纖傳輸傳輸延時分析

SDH網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時幾的計算公式為：TC=tc+tp*n+t0

在上述公式中，tc表示SDH設(shè)備的傳輸延時，傳輸設(shè)備及其傳輸速率的等級密切關(guān)系著其數(shù)值；tp表示終端設(shè)備的延時，取值lms； tr表示中繼復(fù)用器延時，取值0.1ms； n表示光區(qū)間數(shù)；t0表示光信號在光纖傳輸過程中的傳輸延時，t0=40*n*0. OO5

4.2日光纖傳輸傳輸延時要求

繼電保護的動作時間直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全，所以對通道的傳輸延時要求非常嚴(yán)格，對此各個國家都制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。我國要求為5ms針對微波和光纖通道，即要求

5ns≥Td=tc+tp+tp*n+t0=0.17+1+0.1n+40n*0.005

由此可計算出滿足繼電保護信息傳輸延時的最大傳輸光區(qū)間數(shù)和最大傳輸距離。最大光區(qū)間數(shù)：

取正整數(shù)n=12，最大傳輸距離：5=40*n=40*12 a

這一結(jié)果表明SDH光纖通信系統(tǒng)在480km距離以內(nèi)可以滿足傳輸繼電保護信息的延時要求。對于更長距離的輸電線路，如超高壓直流輸電線路，光纖通信系統(tǒng)可采取提高輸出光功率、增大中繼距離的方法，減少傳輸延時。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光源、光接收機和光纖的性能都有很大的提高，光源的輸出功率更大，接收機的靈敏度更高，光纖的無中繼傳輸距離更長，目前己有光纖可達(dá)數(shù)百公里。同時，還可以通過在光路上增加光放大器、色散補償器等方法提高再生中繼距離。另外計算公式中各參數(shù)是按照最差情況考慮的，計算中也留有一定余量，如能減少傳輸過程中各個環(huán)節(jié)不必要的延時，還可以延長允許延時時間內(nèi)的傳輸距離。

根據(jù)以上各方面的實驗分析和計算，可以得出結(jié)論：SDH光纖通信系統(tǒng)完全可以滿足電力系統(tǒng)傳輸繼電保護信號傳輸損傷和時間延遲的要求，可以作為繼電保護信號可靠的傳輸通道。當(dāng)然重要的還在于提高設(shè)計、施工、維護和管理水平，以保證通信系統(tǒng)能夠安全、可靠、迅速地傳送各種信息。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文對光纖技術(shù)與電力繼電保護融合進(jìn)行了研究，面對電力繼電保護中可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、可靠、高效運行的目的，以及光纖技術(shù)能夠高速、準(zhǔn)確、傳播繼電保護信號的效果，二者的融合應(yīng)用發(fā)展趨勢已經(jīng)成為了不可逆的事情。所以，做好繼電保護與光線技術(shù)的合理融合，必然能夠推動電力事業(yè)科學(xué)、高效的發(fā)展。

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